JPH01119435A - クラッチ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子制御方式による自動クラッチ制御装置に
関し、特に、電動機をクラッチの駆動源として用いた電
子制御方式による自動クラッチ制御装置に関する。

（従来の技術） クラッチは、エンジンと変速機との間にあって、エンジ
ンの動力を駆動輪に対して断続する装置である。このク
ラッチは、摩擦クラッチ、流体クラッチ、電気クラッチ
が実用化されているが、マニュアル・トランスミッショ
ン車では、平行軸歯車式トランスミッションと摩擦クラ
ッチの一種である乾式短板クラッチが使用されているの
が普通である。

一方、電子装置を用いた車両の自動運転装置が開発され
ているが、この種の自動運転装置は、通常、遊星歯車式
のトランスミッションと流体式クラッチを用いている。

その理由の一つは制御が比較的簡単なためである。しか
しながら、マニュアル・トランスミッション車とは構造
が異なるため、マニュアル・トランスミッション車と部
品を共通に出来ない欠点を有する。

ところが、最近、マニュアル・トランスミッション車に
使用する平行軸歯車式トランスミッジョンと乾式短板ク
ラッチを用い、これらを電子制御装置により制御される
油圧式アクチエータにて駆動する車両の自動運転装置が
現れ、例えば、特開昭６０−１１７２２号公報に記載さ
れている。

マニュアル・トランスミッション車や上記の如き自動運
転装置に使用される乾式単板クラッチは、製造上のバラ
ツキや使用による摩耗その他の要因によって半クラツチ
位置及び完接クラッチ位置が変動する。そして、上記自
動運転装置においては、半クラツチ位置及び完接クラッ
チ位置は種々の操作における基準位置となるため、それ
らの値は、学習されて常に更新されるのが望ましい。こ
のような学習方式についても、上記特開昭６０−１１７
２２号に提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記公報に記載されている半クラツチ位
置及び完接クラッチ位置の学習方法は、完接点及び継ぎ
始め点における学習であるが、それがすべてのサイクル
に対して行なわれるため、異常な値を学習してしまうと
共に、学習値自体を一回の学習で大幅に変更するため、
異常値による影響を大きく受けるという問題点があった
。

更に、このような従来のクラッチ制御装置においては、
クラッチ板の寸法上のばらつき（コニカル量）、摩耗、
または、ドリブンプレートの熱変形による摩擦係数の変
化等により、クラッチ位置を制御するための基準となる
半クラツチ位置が変化するため、発進時のショックとか
、エンジンの吹き上りなどの不都合が発生していた。こ
のような寸法のばらつき、摩耗量、熱変形量を測定する
ためのセンサの設置も検討されているが、未だ量産を前
提とした形には集約されていないという問題点があった
。

つまり、半クラッチの学習値を基準にして制御する場合
には、クラッチ板の熱変形、寸法のばらつき、或いはト
ランスミッションオイルの粘度変化によるドラッグトル
クの増大等により、正常値に対して変動する。このため
に発生する、発進時のエンジンの吹上りやショック等の
障害を防止するには、クラッチの基本システムにセンサ
や、スイッチ類を追加することが必要とされ、それがコ
ストアップや、操作性の低下に繋がっていた。

したがって、本発明の目的は、電子制御装置により制御
されるクラッチアクチュエータをもって車両のクラッチ
を駆動するクラッチ制御装置において、半クラッチの学
習値が変動してもクラッチ制御を円滑に、かつ簡単に対
処できるクラッチ制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上述の如き本発明の目的を達成するために、本発明は、
電子制御装置により制御されるクラッチアクチュエータ
をもって車両のクラッチを駆動するクラッチ制御装置に
おいて、電動機を駆動源とするクラッチアクチュエータ
と、該電動機を駆動制御するスイッチング素子と、スイ
ッチング素子を流れる電流を測定する手段と、該測定手
段からの信号を基にして該スイッチング素子を流れる電
流をクラッチ負荷特性に沿って制御する制御手段と、該
クラッチ負荷特性を前記車両のエンジン回転数の変化率
に応じて補正する手段とを有することを特徴とするクラ
ッチ制御装置を提供する。

（作用） クラッチアクチュエータを駆動する電動機の負荷電流を
測定し、各クラッチ位置における電動機の負荷電流の関
係を示す特性図を作成してこれをクラッチ負荷特性に代
替させる。そしてエンジン回転数が増大したときにクラ
ッチの接合量が増すために生じる時間的遅れに対し、該
負荷特性曲線においてクラッチ目標位置を車両のエンジ
ン回転数の変化率に応じて補正している。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図において、１１はエンジン、１２はフライホイー
ル、１３はクラッチ、１４は電動式クラッチアクチュエ
ータで、詳細な構造は後に述べることとする。１５はピ
ストンロッド、１６はレリーズレバ−１１７はエンジン
回転センサである。１９はインプットシャフト、２０は
変速機、２１ａは変速機のアクチュエータ、２１ｂはギ
ヤ位置を検出するセンサ、２２はアウトプットシャフト
、２３は車速センサ、２４はドライバ操作用のセレクト
レバー、２５はセレクトレバーの位置を検出するセレク
トセンサ、２６はアクセルペダル、２７はアクセルペダ
ルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンナ、３１
は電子制御装置であり、マイコン構成になっている。即
ち、該電子制御装置３１は読取り専用のメモリ（ＲＯＭ
）３１ａと、演算結果、入力データなどを記憶する読み
／書き可能なＲＡＭメモリ３１ｂと、入出力インタフェ
ース３１ｃと、プロセッサ３１ｄを有している。（ＲＯ
Ｍ）３１　ａには（イ）クラッチ制御のための制御プロ
グラムや（ロ）クラッチ制御パターンなどが記憶されて
いる。３０はインプットシャフト回転センサである。

前記電動式クラッチアクチエエータ１４は、第１図に示
すように、駆動モータ２　Ｂ、を有する。該駆動モータ
は直流モータからなり、印加する電圧の極性を切替える
ことによって、回転方向を変えることができる。駆動モ
ータ２８の一方端にはロータリーエンコーダ２９が取り
付けられている。該ロータリーエンコーダ２９は、たと
えば、駆動モータの回転軸に固定され、これと一体に回
転するガラス円板からなり、該ガラス円板にはグレーコ
ードが印刷されている。そして、発光素子と受光素子か
らなる光検知装置が駆動モータ２８の回転軸の回転によ
り変化するグレーコードを読み取り、この信号を電子制
御装置３１に送ることにより、駆動モータ２８の回転軸
の回転角度、回転速度、回転方向を知ることができる。

駆動モータ２８の他方端には、減、速機構３２が結合さ
れ、この減速機構３２により駆動モータ２８の回転は減
速される。減速された駆動モータ２８の回転力はアクチ
ュエータ部に伝達される。アクチエエータ部３３は、た
とえばボールねじ機構を用いて回転力を直線方向への駆
動力に変換される。

アクチエエータ部３３にて変換された直線運動は、クラ
ッチ１３のレリーズレバ−１６を動作するロッド３４に
伝達され、このロッド３４の左右の動きによりクラッチ
１４が動作する。

第２図は駆動モータ２８のを駆動する駆動回路を示す。

該駆動回路は、駆動モータ２８の回転方向を切り替える
切換えスイッチＳＷ１駆動トランジスタＴｒ、駆動モー
タ２８の負荷電流を検出する抵抗Ｒ１整流回路Ｒｅｃ、
アナログ−デジタルコンバータＡ／Ｄよりなる。

駆動トランジスタＴｒのベースには、駆動モータ２８の
負荷に応じてデユーティが変化するパルスが印加される
。そして、駆動モータ２８の負荷電流はアナログ−デジ
タルコンバータＡ／Ｄによりデジタル値に変換されて、
電子制御装置３１に送られる。

なお、この駆動回路は、後に詳細に述べるが、ロータリ
エンコーダ２９が故障した時のバックアップ用として役
に立つ。

次に本発明の詳細な説明する。

第３図は、クラッチ１３のレリーズレバ−１６を、クラ
ッチ完全接合の位置から完全断の位置まで動作させ、更
に、該完全断の位置から完全接合の位置まで復帰せしめ
た時のレリーズレバ−１６の位置すなわちクラッチ位置
とクラッチを動作させる負荷荷重との関係を示すもので
ある。第３図から明らかな如く、クラッチ完全接合状態
において、該位置からクラッチを断方向に駆動しようと
する時、クラッチ荷重は重く、その点からクラッチを断
方向に動作せしめると、クラッチ荷重は、成る傾きをも
って１次関数的に上昇して行くことが分る。そしてクラ
ッチが完全接合状態の位置から半クラッチの状態に移ろ
うとする時、クラッチ荷重特性線は、Ａ点にて折れ曲が
り、傾斜が以前よりもなだらかとなる。そして、半クラ
ツチ位置Ｂを通過し、クラッチ断位置に入り、クラッチ
断の終点位置Ｃに至る。

クラッチ断の位置Ｃからクラッチを継ぎに行く時は、点
Ｃから点りに至り、点Ｅ、点Ｆを経由して、点Ｇに戻っ
て、クラッチは完全接合の状態となる。

ところで、一般に直流モータに流れる電流は、該モータ
の負荷荷重に比例することは知られている。

本発明においては、第２図に示すように、クラッチを駆
動する駆動モータをトランジスタＴｒで制御する。この
ため、該トランジスタＴｒのベースに、周波数が等しく
、駆動モータの負荷に応じてデユーティの異なるパルス
を印加し、駆動モータの駆動電流を制御する。すなわち
、クラッチの制御は、クラッチ本体の接又は断方向荷重
力を駆動モータの負荷電流にて判定させ、駆動モータ２
８を電源に対して負荷抵抗となる様に接続して、駆動用
のパルスのデユーティを荷重力に見合ったものとし、ク
ラッチ接又は断時の駆動モータ２８に印加する負荷電流
を変化させていく。

そして本発明において、通常の運転時には、駆動モータ
２８に接続されているロータリエンコーダ２９からの信
号が電子制御装置３１に人力されるように構成されてい
る。電子制御装置３１には、駆動モータ２８の回転数に
対応するクラッチ位置のテーブルが内部のＲＯＭに格納
されている。そして、駆動モータを所望数だけ回転させ
て、クラッチ位置制御を実行する。

上述の如きクラッチ制御装置において、車両の振動など
の原因により、ロータリーエンコーダ２９が故障しない
とも限らない、このような不測の事態が発生した時、第
２図に示すクラッチ制御回路は、ロータリエンコーダ故
障時のバックアップシステムとして利用できる。

次に、該ロータリエンコーダ故障時のバックアップシス
テムについて説明する。

本発明者等の実験によれば、第３図に示すクラッチ位置
とクラッチを動作させる負荷荷重との関係を示す特性線
図において、クラッチを構成するドリブンプレートの摩
耗等が生じた時には、変曲点Ａの位置が変化するが、変
曲点Ａから０点までの距離は変化しないこたが判明した
。

このようなことから、ロータリエンコーダが故障しない
正常なりラッチ動作時において、変曲点Ａを学習して、
電子制御装置３１内のメモリに記憶させておくとともに
、変曲点Ａからクラッチ完全断のクラッチ位置Ｃまでの
クラッチストロークをも電子制御装置３１内のメモリに
記憶させておく。何等かの原因でロータリエンコーダ２
９に障害が発生した場合には、電子制御装置３１がこれ
を察知し、ロータリエンコーダ２９からの信号の人力を
中止するとともに、アナログ−デジタルコンバータＡ／
Ｄから出力されるデジタル値を電子制御装置に取り込む
動作に切り替える。電子制御装置はアナログ−デジタル
コンバータＡ／Ｄから出力されるデジタル値により駆動
モータ２８の負荷電流を検知し、この値から第３図に示
される特性線図を用いてクラッチ位置を判定する。そし
てクラッチを断の位置から接の方向に駆動させている場
合において、クラッチが変曲点Ａに到達した所で、点Ｂ
までクラッチを動作させるパルス数ＮをトランジスタＴ
ｒに印加して、クラッチを完全断とする。クラッチ完全
断の位置から完全接の位置までの動作は、アナログ−デ
ジタルコンバータＡ／Ｄから出力されるデジタル値によ
り駆動モータ２８の負荷電流を検知し、第３図に示す特
性線図に沿って負荷電流値をパルスのデユーティを変化
させながら変化させ、かつ点Ｃから変曲点Ｆまで移動さ
せるに必要なパルスをｗＡａモータ２８に印加し、この
負荷電流値が変曲点Ｆに到達した後、引き続き点Ｇまで
クラッチを動作させる。

上記の制御を第４図のフロー図により説明すると、電子
制御装置３１内のカウンタのカウ、ント数をＮ−１とし
くステップ１）、設定デユーティパルスをモータに加え
る（ステップ２）、設定時間を経過したか否かを判定し
くステップ３）、イエスならばモータ２８をホールドし
、クラッチを停止させる（ステップ４）。次に千会−夕
２に流れる電流を検出しくステップ５）、Ｎ番目の電流
データとしてＲＡＭ３１　ｂに記憶する（ステップ６）
。

カウント数Ｎ＝１かを判別しくステップ７）、Ｎ＝１な
らばＮ番目とＮ−１番目の電流の差を求める（ステップ
８）。その差が設定値より小かを判別しくステップ９）
、イエスならば更にＮ番目の電流値が設定値以上かを判
別する（ステップ１０）。イエスならば設定デユーティ
パルスをモータ２に加え（ステップ１１）、設定時間経
過したかを確認しくステップ１２）、モータ２８をホー
ルドし、クラッチを停止させる（ステップ１３）。

次にクラッチ接制御の動作を説明すると、発進制御かを
確認しくステップ１４）、イエスならば設定デユーティ
パルスをモータ２に加え（ステップ１５）、設定時間経
過したかを確認する（ステップ１６）。前記ステップ１
４においてノーのときは設定デユーティパルスをモータ
２８に加え（ステップ１７）、設定時間経過したかを確
認する（ステップ１８）。

半クラッチの学習値は、クラッチ板の熱変形、寸法のば
らつき、或いはトランスミッションオイルの粘度変化に
よるドラッグトルクの増大等により、正常値に対して変
動する場合がある。かくの如く変動した場合でも、本発
明によれば、クラッチの基本システムにセンサや、スイ
ッチ類を追加することなく、発進時のエンジンの吹上り
やショック等の障害を低減させることが可能であり、以
下その原理を第５図、第６図について説明量る。

第５図に示す通り、半クラツチ学習値として各曲線Ａ％
Ｂ、Ｃの場合を考え、Ａは学習値が正常値の場合の、Ｂ
は新例に偏った場合の、Ｃは接側に偏った場合の、エン
ジン回転数の時間的変化を示し、第６図は発進時のクラ
ッチ位置の時間的変化を示す。アクセルペダルの踏込み
量に対するクラッチの接合量は、Ａ％Ｂ％Ｃの何れの場
合も同一であるから、クラッチ接合量の違いはエンジン
回転数による接合量の大小によって決まる。曲線Ｂの場
合はエンジン回転数が増加するため、接合量が増大する
。

また曲線Ｃの場合は、ショックが発生し、エンジン回転
数が減少した後で、クラッチの接合量を減少させてもシ
ョックの発生は防止できない。そこで、次式の様にクラ
ッチ目標位置を演算することにより、上記の障害を除去
することが可能となる。

クラッチ目標位置＝ｆｌ（アクセル）＋ｆ２（エンジン
回転速度）＋ｆ３　（インプットシャフト回転速度）十
ｇ（エンジン回転速度変化） 但し、ｇはエンジン回転速度の変化率の関数であり、エ
ンジン回転速度変化が正の場合はｇ＞Ｑとし、負の場合
はｇ＜Ｑとし、例えば下記のエンジン回転速度変化率（
ｒｐｍ／ｓ　）についての指数ｇの変“化表に示す如き
数値を取るものとする。

変化率　−１０−５０５１０１５２（１２５ｇの値　−
２−１０４１＋２　　＋３　　＋４　　÷５以上の原理
に基いてクラッチ目標位置を計算するための処理フロー
を第７図に示す、これによってクラッチ目標位置の補正
について説明する。

先ず、アクセル開度、及びエンジン回転速度を読込み（
ステップ１．２）、エンジン回転速度の変化率を計算す
る（ステップ３）。インプットシャフト１９の回転速度
を読込み（ス、テップ４）、前記ｆ１の値を計算しくス
テップ５）、ｆ２の値を計算しくステップ６）、ｆ３の
値を計算し、（ステップ７）、ｇの値を計算し、（ステ
ップ８）、最後にクラッチ目標位置を計算して（ステッ
プ９）、クラッチをその位置に設定する。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施態様に
ついて説明したが、その好ましい実施態様の説明は、構
成の詳細な部分についての変形、特許請求の範囲に記載
された本発明の精神に反しない限りでの種々な変形、あ
るいはそれらを組み合わせたものに変更することができ
ることは明らかである０例え°ば、上記実施例にあって
は、アクチュエータを電動モータで駆動したが、流体圧
の駆動機構であっても、同様に本発明を適用することが
可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のクラッチ制御装置によれ
ば、クラッチを電子制御する駆動モータに一定のデユー
ティパルスを加えて、クラッチ断制御を行う際に、駆動
モータに流れる電流を測定し電流変化を求めることによ
って、クラッチの完断点、半クラツチ位置、及びクラッ
チ作動速度を制御するクラッチ制御装置において、半ク
ラッチの学習値が変動してもクラッチ制御を円滑に、か
つ簡単に対処でき、発進時のショックとか、エンジンの
吹き上りなどの不都合を防止し、常に安定で、安全な車
両の運行を行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクラッチ制御装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は、クラッチアクチュエータ用駆動
モータの駆動回路図、第３図は、クラッチ負荷荷重特性
図、第４図は、クラッチ制御フロー図、第５図は、半ク
ラツチ位置学習値変動図、第６図は、クラッチ接合量変
動図、第７図はアクセル、エンジン、インプットシャフ
トの各速度の接合量に基く目標位置の制御フロー図であ
る。 １４・・・クラッチアクチュエータ、１７・・・エンジ
ン回転センサ、２３・・・車速センサ、２８・・・駆動
モータ、２９・・・ロータリーエンコーダ、３０・・・
インプットシャフト回転センサ、３１・・・電子制御装
置、３２・・・クラッチストロークセンナ。 特許出願人　いすＸ自動車株式会社 代　理　人　弁理士　辻　　　　實 り＋１千イ立見 崎　同 時　南 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 昭和６２年　特許願　第３３５１２９号住　所　東京部
品用区南大井６丁目２２番１０号ジ　ドウシャ 名　称　いすＸ自動車株式会社 トビ　　ャ７　　カズ　　オ 代表者　　飛　山　−男 ４、代理人 住　所　〒１０１東京都千代田区神田小川町３−１４昭
和６３年７月６日（発送口６３．７．２６）６、補正の
対象 図面 ７、補正の内容 図面第１図、第４図を別紙の通り訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子制御装置により制御されるクラッチアクチュエータ
   をもって車両のクラッチを駆動するクラッチ制御装置に
   おいて、電動機を駆動源とするクラッチアクチュエータ
   と、該電動機を駆動制御するスイッチング素子と、スイ
   ッチング素子を流れる電流を測定する手段と、該測定手
   段からの信号を基にして該スイッチング素子を流れる電
   流をクラッチ負荷特性に沿って制御する制御手段と、該
   クラッチ負荷特性を前記車両のエンジン回転数の変化率
   に応じて補正する手段とを有することを特徴とするクラ
   ッチ制御装置。